中國粉體網訊 固態電池是公認最具前景的新一代動力電池，目前固態電池技術處于什么階段？商用市場已達到怎樣的規模？產業鏈又涉及到哪些領域？這些問題受到業內人士普遍關注。 2023年2月21-22日，由中國粉體網主辦的第四屆高比能固態電池關鍵材料技術大會在江蘇常州隆重召開，會議期間，我們邀請到了業內專家、學者，優秀企業家代表做客對話欄目，進行訪談交流。本期為您分享的是中國粉體網對中汽創智科技有限公司黃禎博士的專訪。
中國粉體網：請問哪一類型的固態電解質更具備產業化前景？
黃禎博士：從一定程度上來說，目前的聚合物固體電解質、氧化物固體電解質、硫化物固體電解質，都具有一定的應用潛力。從市場端來看，聚合物固體電解質是最早于車端實現應用，如法國博洛雷的電動汽車使用的就是聚合物固體電解質，但這類電解質體系目前只適配于磷酸鐵鋰正極，故而電芯能量密度有限；目前，氧化物固體電解質在國內比較熱門，因為它可以應用于固液混合電池，也就是半固態電池，所以這類固體電解質材料比較受國人的追捧；從長遠來看，硫化物固體電解質，因為它的離子電導率很高，可以和電解液的離子電導率相媲美，同時考慮到其相比于氧化物電解質具有更好的加工性能，對于動力電池應用來說，硫化物固體電解質最具應用前景。
中國粉體網：請您介紹一下中汽創智固態電池產品的開發進展情況。
黃禎博士：中汽創智成立于2020年6月，固態電池實驗室落成并投用是在2021年7月以后。在不到兩年的時間內，我們在材料端具備了硫化物和氧化物固體電解質公斤級/批次的制備能力，并樂意向行業內的伙伴們提供支持；在電芯端，目前我們已經成功試制了10Ah、340Wh/kg、~800Wh/L的硫化物全固態電芯。后續我們將繼續圍繞硫化物全固態電芯進行開發，持續提升其能量密度、循環性能、倍率性能等綜合表現，最終推動全固態電芯在新能源自主品牌上的搭載。
中國粉體網：目前限制全固態電池商業化的因素主要有哪些？
黃禎博士：全固態電池的商業化需要分領域來看，雖然全固態電芯尚未應用于車端，但已經在其它行業嶄露頭角。以日本村田制作所為代表的企業，通過積層陶瓷電容器（MLCC）技術實現了氧化物全固態電池的量產，但這類全固態電池的特點是容量做不大，一般不超過100微安時，因此無法在車端作為動力電池使用，但是作為一個小型器件在可穿戴終端等領域大有可為。
針對動力電池應用，全固態電池目前來看只有硫化物體系最有希望，但目前硫化物全固態電芯的商業化仍然面臨很多困難。
首先是技術層面的困難。如硫化物固體電解質涂布體系的適配性問題。在硫化物固體電解質成膜開發過程中無法使用傳統動力電池經典的PVDF-NMP涂布材料體系，需要篩選出滿足要求的全新的涂布材料體系，這是一項較為艱巨的任務。又如硫化物電芯的界面問題，這需要在電芯設計、加工及應用環節都需要有切實可行的方案妥善解決。
其次是配套裝備開發方面尚不成熟。由于硫化物固體電解質對水份極為敏感，對硫化物固體電解質制備和應用的環境及設備要求較高，尤其是規模化制備方面尚無成熟經驗可供參考，需要強有力的非標裝備開發能力支撐。
最后，成本的制約。在當前鋰價處于高位的情況下，硫化物全固態電芯的成本問題更為突出。但當鋰價回歸理性，同時硫化物電芯技術有了較大突破的時候，通過規模效應一定可以進一步降低材料和電芯的成本。只有將成本降下來，才有可能實現它的商業化、實用化。
中國粉體網：請問硫化物固態電池界面問題如何解決？
黃禎博士：界面問題是硫化物全固態電芯開發的核心問題之一。硫化物全固態電芯除了在材料端需要攻克一些難題，另外就是工藝端。工藝端一個突出的問題，實際上就是界面問題。這個界面既包括電極層里面活性物質和硫化物電解質的界面，也包括電極和電解質層之間的界面。
針對電極層內部的界面問題，一方面可以通過對正極活性物質包覆、硫化物電解質摻雜改性等方式從材料端優化，另一方面也可以通過高效混合分散技術從工藝端保證電極內部離子導電網絡和電子導電網絡的均勻構建或梯度構建。
針對電極和電解質層之間的界面，一方面需要通過篩選合適的溶劑-粘結劑體系，另一方面需要非標裝備和成膜工藝的控制，確保膜的表面無明顯瑕疵且致密度較高。
此外，為了保證界面的長期穩定性，需要在全固態電芯的測試和使用過程中施加一定的外部壓力，而這種外壓在車端完全可以通過模組或PACK層級的結構件固定得以實現。
中國粉體網：您如何看待目前市場上的半固態電池產品？
黃禎博士：需要說明的是，無論是半固態還是全固態電池，其最終目的都是在充分保障安全性的前提下提升能量密度。因此，無論哪種技術路線，只要在安全性和能量密度方面具備優勢，并且在循環壽命、倍率、成本等其它方面也充分符合車規級需求，一定會得到市場的認可和追捧。
半固態電池是基于現有的液態三元電池，通過引入氧化物固體電解質和其它技術進行改良，其結構也與傳統電池之間差別不大。因此相較于全固態電池而言，半固態電池路線更易實現，但所帶來的顛覆性也難免有限。
中汽創智目前主要聚焦于全固態電芯的開發。但在氧化物電解質的規模制備與科學應用方面，也具備一定的技術和經驗積累，非常樂意在材料層級支持相關行業內同仁推動半固態電池的開發與應用。
（中國粉體網采訪/初末、文字整理/平安，經黃博士審閱）
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